(57)【要約】【課題】本発明の目的は、回折面の加工を簡略化しつつ、波面の乱れを抑えることを可能にした光学素子の製造方法を提案することである。【解決手段】ブレード形状の回折面を有する回折光学素子は、光軸を含む断面において、少なくとも一部の格子面は、所定の波長に対する位相関数で定義される理論格子面の曲線に対して、光軸方向における一方の側に位置する両端部を有すると共に、該両端部の間に、該理論格子面に対して該光軸方向における他方の側に位置する点を有する、ことを特徴とする。【選択図】  図５
2013068768.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブレード形状の回折面を有する回折光学素子であって、
光軸を含む断面において、少なくとも一部の格子面は、所定の波長に対する位相関数で定義される理論格子面の曲線に対して、光軸方向における一方の側に位置する両端部を有すると共に、該両端部の間に、該理論格子面に対して該光軸方向における他方の側に位置する点を有する、
ことを特徴とする回折光学素子。
【請求項２】
前記回折光学素子が正のパワーを有する場合は、光軸を含む断面において、少なくとも一部の格子面は、該格子面の前記両端部では、所定の波長に対する位相関数で定義される理論格子面の曲線に対して、該回折光学素子の外側の方向に位置すると共に、該格子面の該両端部の間に、該理論格子面に対して該回折光学素子の内側の方向に位置する点を有し、
前記回折光学素子が負のパワーを有する場合は、光軸を含む断面において、少なくとも一部の格子面は、該格子面の両端部では、所定の波長に対する位相関数で定義される理論格子面の曲線に対して、該回折光学素子の内側の方向に位置すると共に、該格子面の該両端部の間に、該理論格子面に対して該回折光学素子の外側の方向に位置する点を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の回折光学素子。
【請求項３】
前記光軸を含む断面において、前記少なくとも一部の格子面の形状は直線である、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の回折光学素子。
【請求項４】
前記光軸を含む断面における前記少なくとも一部の格子面の形状は、前記理論格子面の曲線との、光軸方向における差の積算値が０となるように決められる、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回折光学素子。
【請求項５】
前記少なくとも一部の格子面は、前記光軸を含む断面において、前記理論格子面の前記曲線と、該曲線の両端部を結ぶ直線との、該光軸方向における差の絶対値の積算値が最も大きい格子面を含む、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の回折光学素子。
【請求項６】
前記少なくとも一部の格子面は、前記光軸を含む断面において、光束が通過する領域にある格子面の内、前記理論格子面の前記曲線と、該曲線の両端部を結ぶ直線との該光軸方向における差の絶対値の積算値が大きい格子面から２割以下の格子面である、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の回折光学素子。
【請求項７】
前記光軸を含む断面において、該光軸の位置でない格子面は、該格子面に対応する前記理論格子面の曲線の両端部を結ぶ直線をベース加工形状とし、
該理論格子面の形状と該ベース加工形状とが異なる格子を複数の領域に分け、
該領域内の格子の形状差に応じて  該領域内の格子においては各該ベース加工形状を同じ量だけ光軸方向に移動させた位置を回折面として構成する、
ことを特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項に記載の回折光学素子。
【請求項８】
前記形状差を有する格子群を複数の領域に分け、形状差が大きい格子面から２割以下の格子面を含む領域のみに対し、各前記ベース加工形状を同じ量だけ光軸方向に移動させた、回折面として構成した、ことを特徴とする請求項７の回折光学素子。
【請求項９】
前記形状差を有する格子群を複数の領域に分けるにあたり、形状差が大きい格子を含む領域内の格子数は、形状差が小さい格子を含む領域内の格子数よりも少ない、ことを特徴とする請求項７または８記載の回折光学素子。
【請求項１０】
光源と、該光源からの光束を偏向手段に導く入射光学系と、被走査面に光束を偏向反射する偏向手段と、偏向された光束を被走査面上でスポット状に結像させる結像光学手段を有し、該入射光学手段もしくは該結像光学手段のいずれか  もしくは両方に請求項１乃至９のいずれか１項に記載の回折光学素子を用いた光走査装置。
【請求項１１】
ブレード形状の回折面を有する回折光学素子の製造方法であって、
光軸を含む格子面を、所定の波長に対する位相関数で定義される理論格子面の形状で加工し、
光軸を含む断面において、該光軸の位置ではない格子面が、該理論格子面の曲線の両端部の点を結ぶ直線、または、該理論格子面の曲線の両端部の点を結ぶ直線が該曲線と２点で交わるように光軸方向に移動した直線となるように加工する、
ことを特徴とする回折光学素子の製造方法。
【請求項１２】
ブレード形状の回折面を有する回折光学素子をモールド成形法によって製造する方法であって、
該回折光学素子をモールド成形するために使用する型は、光軸を含む格子面に対応する位置を、所定の波長に対する位相関数で定義される理論格子面の形状で加工し、光軸を含む断面において、該光軸の位置でない格子面に対応する位置を、該理論格子面の曲線の両端部の点を結ぶ直線、または、該理論格子面の曲線の両端部の点を結ぶ直線が該曲線と該端部以外の２点で交わるように光軸方向に移動した直線となるように加工して、製作され、
該型を用いてモールド成形によって回折光学素子を製造する、
ことを特徴とする回折光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回折面を有する光学素子およびその製造方法に関するものであり、特に、モールド成形法により製造される回折光学素子およびその製造方法であって、光軸を含む断面内で一部の格子が直線形状で構成されている回折光学素子を製造する方法、及び、該方法により製造された回折光学素子及びそれを含む光走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より回折面を光学系に用いることで、温度補償や色補償を行ってきた。
図１２は、回折格子面の断面形状（一部）の一例である。特に図１２では平面上に正のパワーを持つ回折格子が設けられた場合を記載している。格子形状は軸上から周辺に向かい、初め位相関数で定義された形状に従い光軸から周辺に向かってなだらかに変化していく。途中、位相をシフトするため光軸方向に光路長換算で波長の整数倍だけ面形状が変移する度に面頂点と同一の高さまで光軸方向に面形状をシフトする。ここでは格子の山部から谷部へもしくは谷部から山部へなだらかに傾斜している領域を格子傾斜部、位相をシフトするために急激に高さを変化させている領域を格子段差部と定義する。
【０００３】
実際の回折光学格子の傾斜部を、図12に示すような位相関数で定義された「設計値」に厳密に従った曲面として加工することは、手間がかかり光学素子のコストを上昇させてしまうため好ましくない。このため、特許文献１には、他の格子に対して格子幅が広い中央格子を除き、光軸を含む断面内における格子傾斜部を、直線形状を有するように製造する方法が開示されている。
【０００４】
図１２中に「加工形状」と記載された形状は、中央格子以外の格子傾斜部が、光軸を含む断面内で、対応する格子面の理論形状の両端部を結ぶ直線として形成されている場合の格子形状を示す。この時、位相関数の定義どおりの格子形状と直線加工した場合の格子形状の差を、横軸に光軸からの距離、縦軸に格子形状の差（加工形状−理想形状）として図１３に示す。中央格子は位相関数で定義された形状どおりに加工しているため差はないが、それ以外の格子は特に光軸に近い格子ほど形状の差が大きい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−０５８２３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された従来技術では、上記のように実際の格子形状と位相関数で定義される理論的な形状との差異により、回折面を透過若しくは反射する光束の波面を乱れさせてしまい、集光位置がずれたり、像面上におけるスポットが肥大化したりするという課題を有していた。
【０００７】
そこで、本発明では、簡易な回折光学格子の面の製造方法でありながら、波面の乱れを極力抑えることを可能にした回折光学素子の製造方法およびそれにより製造された回折光学素子及び該回折光学素子を用いた光走査装置を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明における回折光学素子は、ブレード形状の回折面を有する回折光学素子であって、光軸を含む断面において、少なくとも一部の格子面は、所定の波長に対する位相関数で定義される理論格子面の曲線に対して、光軸方向における一方の側に位置する両端部を有すると共に、該両端部の間に、該理論格子面に対して該光軸方向における他方の側に位置する点を有する、ことを特徴とする。
【０００９】
更に、本発明のブレード形状の回折面を有する回折光学素子の製造方法は、光軸を含む格子面を、所定の波長に対する位相関数で定義される理論格子面の形状で加工し、光軸を含む断面において、該光軸の位置ではない格子面が、該理論格子面の曲線の両端部の点を結ぶ直線、または、該理論格子面の曲線の両端部の点を結ぶ直線が該曲線と２点で交わるように光軸方向に移動した直線となるように加工する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、回折面の加工を簡略化しつつ、波面の乱れを極力抑えることを可能にした回折光学素子の製造方法およびそれにより作成された回折光学素子、およびそれを用いた光走査装置を提案することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例１における回折光学素子の概略図。
【図２】回折光学素子の格子形状の理論形状とベース加工形状。
【図３】回折光学素子の理論形状とベース加工形状の格子形状差。
【図４】回折光学素子の理論形状とベース加工形状の格子ごとの格子形状差。
【図５】実施例１における各格子のベース加工形状をシフトする前後の断面形状。
【図６】実施例１における回折光学素子の理論形状と加工形状の格子形状差。
【図７】回折光学素子をモールド成形する場合の格子段差部の模式図。
【図８】実施例２における各格子のベース加工形状をシフトする前後の断面形状。
【図９】実施例３における各格子のベース加工形状をシフトする前後の断面形状。
【図１０】実施例４における各格子のベース加工形状をシフトする前後の断面形状。
【図１１】本発明の実施例５における、回折光学素子を用いた光走査装置。
【図１２】光軸を含む断面内での格子形状。
【図１３】光軸を含む断面内での格子形状差。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
以下、図１等を参照して、本発明の第１の実施例による、ブレード形状の回折面を有する回折光学素子について説明する。
図１に示した回折光学素子は、入射面側が正のパワーを有する回折面を有し、図示されない出射面側は断面によってパワーの異なるトーリック面となっている。また、回折面は平面上に設けられており回折面のパワーも断面によって異なるパワーを有している。
【００１４】
既知の回折光学理論の位相関数で表されるものであれば特に限定されるものではないが、ここでは、この回折面は以下の位相関数φで定義されているものして記載する。
φ＝（２π／λ）×（  Ｃ・Ｙ２  ＋  Ｅ・Ｚ２  ）      （１）
但し
λ：設計波長（  ＝  ７９０ｎｍ  ）
Ｙ：図中、格子面中央を原点とした横方向の座標
Ｚ：図中、格子面中央を原点とした縦方向（Ｙに垂直な方向）の座標
Ｃ：Ｙ方向の位相係数（  ＝  −０．０１０４６９２  ）
Ｅ：Ｚ方向の位相係数（  ＝  −０．０１０２４８３  ）
【００１５】
位相関数φで定義される回折面の形状は、位相関数φが２πの整数倍になる度に位相シフトする。特に１倍ごとに位相シフトする場合、波長７９０ｎｍに対する光学素子の屈折率は１．５２３９７より、理想的な格子高さは１．５０７７μｍとなる。このときの位相関数から求められる格子形状を、図２に「理論形状」として示す。図２は、Ｚ方向における格子形状の一部のみを描画し、横軸はＺ座標、縦軸は格子高さを示し、縦軸のプラス側が回折光学素子の外側を、マイナス側が光学素子の内側方向を示す。本発明では、光軸を含む断面内において、光軸位置の格子面である中央格子面を直線で近似した形状に加工すると理論形状との差が大きくなりすぎ波面の乱れが許容できなくなるため、中央格子のみを位相関数で定義された曲面どおりの形状とする。これに対し、中央格子以外の他の格子面を直線で近似して製造する。仮に、全ての格子面を位相関数に従った曲面となるように加工すると、格子傾斜部の狭い領域ごとに、少しずつ角度を変えて曲面を形成するように加工する必要があるため、非常に手間と時間がかかる。これに対して各格子傾斜部を、光軸を含む断面内における形状が直線状となるように加工する場合、直線の刃先の形状を有するバイトの角度を細かく制御する必要なく固定したまま、一度の加工で一つの格子傾斜部を作ることが可能となり、製造工程の簡略化、製造時間の短縮、ひいては、製造コストの削減を図ることが可能となる。
【００１６】
回折光学素子の中心格子以外の格子傾斜部を直線で近似して製造する場合の、理論形状で製造された格子面との形状差を考える。最初に、光軸を含む断面内において、格子傾斜部を直線で近似する格子面における理論形状の曲線の両端部を結ぶ直線で格子傾斜部を製造する場合を仮定する。このときの光軸を含む断面で見たときの、正のパワーを有する回折素子の格子傾斜部の形状を図２に「ベース加工形状」として点線で示す。図２に示すようにベース加工形状は理論形状に対して回折素子の内側に位置することがわかる。次に「理論形状」と「ベース加工形状」との差を図３に示す。図３の横軸はＺ座標を、縦軸は光軸方向における格子形状差（ベース加工形状−理論形状）を示している。図において１つ１つの略放物線が各格子の形状差を表している。軸上の格子（中央格子）は、理論形状に従って格子を加工しているため形状差は０である。それ以外の格子に関しては光軸に近い格子ほど形状差が大きい部分を有することがわかる。（１）式で表される位相関数が変曲点を有さない場合、形状差は周辺に向かうにつれて０に近づいていく。
【００１７】
本実施例における格子ごとの平均形状差を図４に示す。図４において、横軸は格子番号、縦軸は格子ごとの平均形状差を示す。なお、格子番号は、光軸領域の格子である中央格子の番号を０とし、光軸から離れる方向に順に１、２、３、・・・と付すものとする。図４３では便宜上Ｚ＜０の格子にマイナスの格子番号を付して記載している。実際には、回折格子は、光軸に対して対称形状を有するので、図３における±Ｚ位置の格子は、回折光学格子では同一の格子傾斜部を指す。
【００１８】
本発明では、格子ごとの平均形状差を少なくしてスポット形状の肥大を抑制するため、この結果を踏まえ、図４の格子傾斜部の平均形状差に応じて理論形状に対するベース加工形状の位置を光軸方向に変更している。特に、本実施例においては、各格子傾斜部は、理論形状とベース加工形状との差の積算値が０となるように、格子傾斜部毎にベース加工形状を光軸方向にシフトした位置に格子傾斜部の加工形状が位置するように、シフト量を設定した。なお、加工形状の該直線は、該格子面における位相関数に基づく理論形状の両端部を結ぶベース加工形状の直線と同等の傾きを有するものとする。
【００１９】
従って、本実施例における回折光学素子は、光軸を含む断面において、全ての格子面は、それぞれの格子面の両端部では、所定の波長に対する位相関数で定義される理論格子面に対して、光軸方向における一方の側に位置すると共に、該両端部の間に、該理論格子面に対して該光軸方向における他方の側に位置する点を有する、ことになる。本実施例においては、正のパワーを有する回折格子を例示しているので、光軸を含む断面において、全ての格子面は、該格子面の両端部では、所定の波長に対する位相関数で定義される理論格子面に対して、光軸方向における回折格子の外側に位置すると共に、該両端部の間に、該理論格子面に対して該光軸方向における回折格子側に位置する点を有する、ことになる。
【００２０】
言い換えると、中央格子以外の格子面で、ベース加工形状を光軸方向に移動して加工形状を決定した格子面においては、加工形状は、理論格子面の曲線と端部以外の２点で交わるような、形状であることを特徴とする。
【００２１】
図５に、本実施例による格子形状の模式図を示す。図５中に点線で示す格子傾斜部は、光軸位置の中央格子部以外の格子部において、位相関数に基づく理論形状における両端部を結ぶ直線（ベース加工形状）である。理論形状とベース加工形状との差の積算値（図４）は格子面毎に異なるため、ベース加工形状を光軸方向に平行移動して本発明の加工形状を得るため必要な移動量は、格子面ごとに異なる。従って、回折格子の山の高さ、及び、谷の深さは、基本的に全てが異なることになる。本実施例においては、図５に示すように加工形状は、ベース加工形状（点線で示される線）を回折光学素子の外側に向けて移動した位置に存在する。これにより、図５の実線のように、中央格子以外の格子をベース加工形状から光軸方向にシフトして格子面を形成した後の形状差（加工形状−理論形状）を図６に示す。このとき、各格子で平均形状差は０になっているため、格子形状が位相関数の形状でないことに起因する波面収差を小さくすることができる。
【００２２】
尚、図５には、光軸位置付近の中央格子近傍しか図示していないが、本実施例においては、中央格子以外の全ての格子においてベース加工形状から光軸方向に移動した位置に加工形状を設定している。ただし、光束通過領域外の格子に関しては加工形状をベース加工形状の位置のままでも発明の効果には影響しないため、光束通過領域内の中央格子以外の格子のみをベース加工形状から光軸方向に移動するように設定してもよい。
【００２３】
ところで、回折面を有する光学素子を直接１つ１つ研削して製造すると、長い製造時間が必要となり、製造コストが高くなる。そのため、特に回折光学素子は型を用いたモールド成形法によって製造することが好ましい。回折光学素子をモールド成形する場合、上記の回折光学面の格子形状の光軸方向における凹凸が逆の関係となるように、型を製作すればよい。よって、光学素子の回折面が正のパワーを有するとき、型における見かけのパワーは負となる。よってこの場合はあたかも負のパワーを有する光学面を加工するのと全く同じ方法で型の格子形状を決定すればよい。
【００２４】
仮に本実施例の光学素子をモールド成形法で製造する場合は、図４におけるグラフを上下反転したシフト量を各格子に与えた型を製造し、各回折光学素子の各格子面の光軸方向における凹凸の関係が逆となるように、型の対応する位置を加工すればよいことになる。
【００２５】
なお、モールド成形法によって回折光学素子を製造する場合には、モールド成形後の回折光学素子の型からの抜き取りを容易にすると共に光学素子の機械的な破損を防止するため、光軸と垂直である格子段差部を、モールド成形後の回折光学素子を型から抜き取る光軸方向に対して広がっている形状とすることが好ましい。具体的には、図７に示すように、理論形状の格子段差部を、格子の格子段差部と格子傾斜部の谷部の交点Ｐ１を起点として角度θだけ傾斜させた格子段差部Ａ、あるいは、頂部の交点Ｐ２を起点として角度θだけ傾斜させた格子段差部Ｂ、もしくは、それらの間で角度θだけ傾斜する格子段差部を有する加工形状とすることが好ましい。理論形状からの格子段差部の傾斜角θは、製造条件によって決められる。このように、モールド成形法で回折光学素子を成形する場合の型において、格子傾斜部のベース加工形状として、理論形状の格子傾斜部の両端部を結ぶ直線を採用して、上記の実施例と同様に、光軸方向に平行移動させて実際の格子傾斜面の加工形状を決定してもよい。更には、格子傾斜部のベース加工形状として、理論形状の格子傾斜部の曲線と、光軸を中心とする半径方向における両側の（理論形状に対してθだけ傾斜させた）格子段差部との交点を結ぶ直線を採用し、光軸方向に平行移動させて実際の格子傾斜面の加工形状を決定すると、なお良好な光学性能を得ることができる。
【００２６】
なお、上記の説明において、説明をわかりやすくするため、平面である光学面上に回折格子を設けた場合を例示して記載したが、本発明は曲面上に設けられた場合にも同様に適応される。以下の実施例においても同様である。
【００２７】
本実施例の構成により、光束内の波面の乱れ、ピントずれやスポット形状の肥大等の光学的性能の劣化を抑制しながら、簡易な方法での回折光学素子を製造することができる。
【実施例２】
【００２８】
本実施例における回折光学素子の構成は、実施例１では図５に示すように、中央格子以外の全ての格子の格子傾斜部を、各格子面の位相関数に基づく理論形状における両端部を結ぶ直線であるベース加工形状に対して光軸方向にシフトさせた構成としているのに対し、本実施例では図８に示すように、理論形状と参照直線との形状差の大きい一部の格子傾斜部のみをベース加工形状に対してシフトしている点が、実施例１と異なる。その他、特に指摘しない点に関しては、実施例１と同様である。
【００２９】
本実施例における、理論形状とベース加工形状との形状差の積算値を格子のＺ方向長さで除算して得られる格子ごとの平均形状差は、図４に示したように中央格子を除き光軸に近い格子ほどその絶対値は大きい。しかもこの平均形状差の大部分は全格子のうち２割以下の格子によって占められている。
【００３０】
ここで、本実施例の回折光学素子に直径４ｍｍの光束が入射する場合を仮定する。このとき約６０本の格子が光束通過領域内に含まれる。このうち２割にあたる１２本の格子の平均形状差の合計は６０本の格子の平均形状差の合計の約２／３を占める。よって中央格子以外の全ての格子傾斜部をベース加工形状に対してシフトすることなく、一部の格子のみをシフトすることでも大きな効果を得ることができる。
【００３１】
本実施例では、光束通過領域内に含まれる格子の内、平均形状差が大きい２割の格子をベース加工形状に対して光軸方向にシフトした形状を加工形状とし、シフトを施したそれぞれの格子傾斜部の平均形状差は０とすることができる。この時、格子１本あたりの形状差（シフトしていない領域の格子ごとの平均形状差の合計を全格子本数で割ったもの）は−１．４ｎｍである。理論格子高さは１．５０７７μｍなので、この形状差（−１．４ｎｍ）は理論格子高さの０．１％と十分に小さく、光学的性能に与える影響は十分に小さい。
【００３２】
このように、例えば、格子の数が１００本を超えるような回折光学素子である場合には、格子の形状差の大きいものから２割の格子のみに対して、ベース加工形状を光軸方向にシフトするよう加工形状を設定することでも、本発明の十分な効果を得ることができる。
【００３３】
本実施例の構成により、光束内の波面の乱れ、ピントずれやスポット形状の肥大等の光学的性能の劣化を抑制しながら、より簡易な方法での回折光学素子を製造することができる。
【実施例３】
【００３４】
本実施例における回折光学素子は、図９に示すように形状差を有する全格子を複数の領域に分け、設定した各領域内の格子の形状差に応じて、領域内では同量かつ領域ごとに格子のベース加工形状に対するシフト量を変更して格子傾斜部を構成している点において実施例１と異なる。その他、特に指摘しない点に関しては、実施例１と同様である。
【００３５】
特に実施例１のように全ての格子に対してシフト量を変えて構成する場合、加工装置に格子ごとの全てのベース加工形状に対するシフト量を予め与えておく必要がある。これは格子本数が増えるほど手間がかかり、入力ミスを起こしやすくなる。このような問題を軽減するには入力するシフト量のデータ数を減らせばよい。
【００３６】
そこで本実施例では位相関数で定義される理論格子形状に対して形状差を有する格子（すなわち、中央格子以外の格子）を複数の領域に分け、各領域内の格子におけるベース加工形状の理論形状との形状差に応じて、領域ごとに、ベース加工形状から一定のシフト量を与えた形状を格子の加工形状として設定し、回折面を構成している。
【００３７】
尚、格子群の領域分けに際しては、格子形状差が大きい格子を多く含む領域ほど１領域に含まれる格子の数が少なくなるように設定し、逆に、格子形状差の小さい格子を多く含む領域ほど１領域に含まれる格子の数が多くなるように設定することが望ましい。理由は以下のとおりである。
【００３８】
一般的に、位相関数で定義される理論格子形状は、光軸に近い位置ほど、曲率が大きく、かつ、位相シフトする格子面の半径方向の長さ（格子面間隔）は長い。従って、光軸に近い位置の格子面であるほど格子形状差は大きい。そのため、複数の格子面を一つの領域として一つのシフト量を割り当てた場合、その領域内において、そのシフト量で最も格子形状差をよく補償できる格子傾斜部は該領域の光軸を中心とする半径方向の両端の間にあるいずれかの格子面にある。そのため、その領域に対して設定されるシフト量は、光軸側端の格子傾斜部における格子形状差の補償に対しては過小なシフト量であり、光軸から離れる側の端の格子傾斜部における格子形状差の補償に対しては過大なシフト量となる。従って、隣接する領域同士の境界においては、格子傾斜部ごとにシフト量を調整して変更した場合に対し、格子傾斜部間での過補償と補償不足のアンバランスが大きい。これに対し、格子形状差の小さい格子が多い領域（例えば、光軸から離れた領域）では、もともと形状差を補償するために必要なシフト量が大きくないため、近隣の格子とのシフト量の差は大きくなりにくい。このため、格子群の領域分けに際しては、格子形状差が大きい格子を多く含む領域ほど１領域に含まれる格子の数が少なくなるように設定し、逆に、格子形状差の小さい格子を多く含む領域ほど１領域に含まれる格子の数が多くなるように設定することが望ましい。
【００３９】
特に、光学面上を光束が走査するような光学素子に本発明の回折光学素子を使用する場合、格子数は非常に多くなる。このような場合、上記のように形状差の小さい領域を極力広くなるように領域分けを行えば、波面をほとんど悪化させずにシフト量を頻繁に変えないことで加工の手間を軽減することが可能となる。また、形状差次第ではあるがシフト量０を選択することで更に加工に手間を軽減することも可能となる。
【００４０】
本実施例の構成により、光束内の波面の乱れ、ピントずれやスポット形状の肥大等の光学的性能の劣化を抑制しながら、より簡易な方法での回折光学素子を製造することができる。
【実施例４】
【００４１】
本実施例における回折光学素子で実施例３と異なる点は、実施例３では図９に示すように全ての格子を領域に分割した上で全ての格子をシフトしているのに対して、本実施例では図１０に示すように一部の形状差の大きい格子を有する領域のみに対して、ベース加工形状に対しシフトさせている点である。その他、特に指摘しない点に関しては、実施例１や３と同様である。
【００４２】
理由に関しては実施例２と同様である。つまり本実施例における理論形状に対するベース加工形状の平均形状差は、図４に示すように中央格子を除き光軸に近い格子ほど大きい。しかも形状差の累計の大部分は、全格子のうち２割以下の格子で占めているためである。
【００４３】
また形状差の小さい格子群がほとんどを占める領域は領域としてのシフト量も小さい。このため、中央格子以外の格子面については形状差の大きい全格子の２割以下の格子に対して、平均形状差を補償するようにベース加工形状をシフトする構成とし、形状差の小さい格子の領域についてはベース加工形状をシフトさせることなく、ベース加工形状の位置に格子傾斜部を形成する。これにより、より簡易な方法で、光束内の波面の乱れ、ピントずれやスポット形状の肥大等の光学的性能の劣化を抑制できる回折光学素子を製造することができる。
【実施例５】
【００４４】
（走査光学系）
図１１は、上記の実施例１〜４で説明した本発明の回折光学素子のいずれか1つを入射光学系に実装した光走査装置を示す主走査方向の要部断面図である。
【００４５】
図中、１は光源手段であり、例えば半導体レーザー等より成っている。２は本発明の回折光学素子を用いた集光レンズ（アナモフィックレンズ）であり、光源手段１から出射された発散光束を主走査断面に関しては略平行光に変換し、副走査断面に関しては後述する光偏向器５の偏向面（反射面）５ａに線像として結像させている。また集光レンズの入射面側には回折格子が設けられており、環境変動の影響を軽減している。３は開口絞りであり、通過光束を制限してビーム形状を整形している。集光レンズ２、開口絞り３等の各要素は入射光学系ＬＡの一要素を構成している。
【００４６】
５は入射光学系ＬＡより導光された光束を主走査方向に偏向反射する偏向手段としての光偏向器であり、たとえば５面構成のポリゴンミラー（回転多面鏡）よりなっており、モータ等の駆動手段により図中矢印ＰＡ方向に一定速度で回転している。
【００４７】
６は集光機能とｆθ特性を有する結像手段（結像光学系）であり、プラスチック材料よりなる結像レンズ６ａ、６ｂより成る。結像手段６は、偏向器５により反射偏向された画像情報に基づく光束を主走査断面内において被走査面としての感光ドラム面８上にスポット状に結像させ、かつ副走査断面上において光偏向器５の偏向面５ａ及びその近傍と感光ドラム８との間を共役関係にすることにより、倒れ補正を行っている。
７は防塵ガラスであり、光走査装置内部に埃、トナー等が侵入しないようにしている。
【００４８】
８は被走査面としての感光ドラムである。
本実施例において画像情報に応じて半導体レーザー１から出射した発散光束は集光レンズ２により主走査断面内においては略平行光に、副走査断面内においては光偏向器５の偏向面５ａに線像（主走査方向に長手の線像）として結像している。
また光束は開口絞り３を通過する際  被走査面上で所望のスポット径になるように光束幅を制限している。
【００４９】
そして光偏向器５の偏向面５ａで反射偏向された光束は結像レンズ６ａ、６ｂを介して感光ドラム面８上にスポット状に結像され、光偏向器５を矢印ＰＡ方向に回転させることによって、感光ドラム面７上を矢印ＰＢ方向（主走査方向）に等速度で光走査している。これにより記録媒体としての感光ドラム面８上に画像記録を行っている。
ここでは入射光学系に本発明の光学素子を用いたが、結像手段に本発明の光学手段を用いてもかまわない。
【００５０】
本発明の回折光学素子を入射光学系、または、結像光学系のいずれか、もしくは両方に使用した光走査装置により、簡易な方法で製造された回折光学素子でありながら、光束内の波面の乱れ、ピントずれやスポット形状の肥大等の光学的性能の劣化を抑制できる光走査装置を実現することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１  光源手段
２  カップリングレンズ
３  開口絞り
４  シリンドリカルレンズ
５  偏向手段（回転多面鏡）
６ａ，６ｂ  結像レンズ
７  防塵ガラス
８  被走査面
ＰＡ  回転方向
ＰＢ  走査方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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